紀(jì)道丹，Kuanysh Kassen，惠文斌，李孟樓

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院，陜西 楊陵 712100)

花椒(Zanthoxylumbungeanum)為蕓香科(Rutaceae)花椒屬(Zanthoxylum)的落葉小喬木或灌木，距今已經(jīng)有2 600多年的種植歷史[1-2]，具有耐貧瘠、易栽培且經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的特點(diǎn)[3]。大紅袍花椒又名獅子頭、鳳椒、大紅椒、伏椒和疙瘩椒等，在我國廣泛種植，但因椒園管理粗放，施肥不當(dāng)，多數(shù)農(nóng)戶不施用中微量元素肥，對施肥現(xiàn)狀認(rèn)識不足，加之受全球氣候變化的影響，導(dǎo)致花椒減產(chǎn)或品質(zhì)降低[4-7]。

近年來，對花椒的研究集中在其提取物，如精油、花椒籽油、麻味素等[8-10]和低溫、干旱、水澇等逆境脅迫下的抗氧化能力方面[11-14]，關(guān)于花椒施肥研究較少。有研究發(fā)現(xiàn)[15]，合理施肥可以提高花椒產(chǎn)量，改善品質(zhì)。王景燕等[16]發(fā)現(xiàn)不同的NPK肥水平和田間持水量對漢源花椒幼苗植株生長和抗逆性具有重要影響。而在其他作物，如水稻、小麥、玉米、茄子和草莓等已有關(guān)于噴施葉面肥對其生長、生理、產(chǎn)量和品質(zhì)的報(bào)告[17-21]。因此，探究噴施微量元素葉面肥對花椒生理特性的影響具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇西北農(nóng)林科技大學(xué)苗圃花椒試驗(yàn)田中培育的長勢相近的1年生大紅袍花椒苗為試驗(yàn)材料。花椒苗平均株高15 cm，平均地徑2.78 mm，2020年5月6日，將大紅袍花椒苗移植于栽培盆中，栽培后地上部分平均株高4.7 cm，每株花椒苗保留4片復(fù)葉。試驗(yàn)在西北農(nóng)林科技大學(xué)苗圃花椒試驗(yàn)田內(nèi)進(jìn)行，該地區(qū)位于34°20′N，108°24′E，海拔520 m，年均氣溫12.8℃，年均降雨量632 mm，屬暖溫帶季風(fēng)半濕潤氣候區(qū)。

1.2 試驗(yàn)方法

取試驗(yàn)田耕作層(0～20 cm)土壤作為盆栽基土，清除植物殘?bào)w及碎石，過篩。所用栽培盆上口直徑與下口直徑均為25 cm，高為30 cm，盆內(nèi)土壤厚度25 cm，每盆栽苗3株，間隔2 d澆清水500 mL?；ń访缭谂柚信囵B(yǎng)50 d后，自2020年6月24日開始噴施葉面肥，設(shè)計(jì)5因素3水平噴肥處理，分別選擇Mo肥((NH4)6Mo7O24)、Mn肥(MnSO4)、Mg肥(MgSO4·7H2O)、B肥(H3BO3)及復(fù)合葉面肥(由西北農(nóng)林科技大學(xué)李孟樓實(shí)驗(yàn)室花椒項(xiàng)目組研制，主要成分含腐植酸、氮、鉬、錳、鎂、鐵、硫、硼等)5因素。每個(gè)因素設(shè)置0.4%、0.2%、0.1% 3個(gè)噴肥水平，設(shè)置1個(gè)對照組，共16個(gè)處理組，每處理栽植2盆、重復(fù)6株。每8 d噴肥1次，對照處理噴施清水，共噴肥4次，每次噴至花椒葉片正反面均濕潤，肥液將要滴落為止。本試驗(yàn)不控制溫度和濕度。

1.3 指標(biāo)測定

用卷尺測量花椒苗基部至頂端的高度即為花椒的苗高；用游標(biāo)卡尺測量花椒苗基部直徑即為花椒苗的基徑；噴肥后第67天，選擇每株花椒苗上相同方向葉片(從頂部向下第3～4片發(fā)育成熟的復(fù)葉)進(jìn)行生理指標(biāo)測定；采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[22]；考馬斯亮藍(lán)法測定可溶性蛋白含量[23]；采用硫代巴比妥酸法測定MDA含量[24]；四唑氮藍(lán)法測定SOD含量[25]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用IBM SPSS Statistics 26進(jìn)行單因素ANOVA檢驗(yàn)、Duncan多重比較(P<0.05)和相關(guān)性分析。采用GraphPad Prism 8作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面肥對大紅袍花椒葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

噴施5種葉面肥67 d后，花椒葉片可溶性糖含量變化規(guī)律不同(圖1)。0.1%Mo、0.1%Mg、0.2%Mo、0.1%Y、0.4%Mn、0.1%B、0.4%Mg、0.2%Y處理，可溶性糖含量較對照分別提高63.8%、53.6%、39.6%、39.5%、38.5%、32.4%、30.9%、29.1%，均與對照差異顯著；0.4%Y處理可溶性糖含量最低、比對照減少4.7%，與對照差異不顯著，但顯著低于其他2組噴肥處理。此外，隨噴施Mo肥、B肥和復(fù)合葉面肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高可溶性糖含量降低，隨噴施Mn肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高可溶性糖含量升高。0.2%Mg處理葉片可溶性糖含量明顯低于其他兩組Mg肥處理。因此，噴施0.1%～0.2%Mo肥、0.4%Mn肥、0.1%與0.4%Mg肥、0.1%B肥、0.1%～0.2%復(fù)合葉面肥能夠顯著提升花椒葉中可溶性糖含量，高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Mo肥、B肥和復(fù)合葉面肥對花椒葉片可溶性糖含量無顯著影響。

噴施不同葉面肥后，花椒葉片可溶性蛋白含量區(qū)別較大(圖2)。由圖2可知，隨著噴施Mn肥、Mg肥、復(fù)合葉面肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，可溶性蛋白含量減少；噴施B肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，可溶性蛋白含量越高。0.1%Mn、0.4%B和0.2%B處理，可溶性蛋白含量比對照高63.0%、44.8%和40.9%，均差異顯著。噴施Mg肥與復(fù)合葉面肥的各噴肥處理間可溶性蛋白含量差異不顯著且均顯著小于對照處理，0.4%、0.2%、0.1%的Mg和Y處理的可溶性蛋白含量，分別比對照低45.4%、45.2%、31.5%和40.6%、34.0%、32.9%。噴施Mo肥的各處理可溶性蛋白含量與對照無顯著差異，但0.4%Mo處理可溶性蛋白含量顯著大于0.2%和0.1%Mo處理。表明噴施0.1%Mn肥、0.2%和0.4%B肥能夠顯著提高花椒葉中可溶性蛋白含量，而噴施Mg肥、復(fù)合葉面肥、低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Mo肥及高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Mn肥則降低可溶性蛋白含量。

2.2 葉面肥對大紅袍花椒葉片丙二醛含量的影響

圖3為噴施不同葉面肥67 d后，大紅袍花椒葉片丙二醛含量。由圖3可知，0.4%B處理MDA含量最高，比對照組高55.5%。0.1%Mg、0.2%B、0.4%Y、0.2%Y、0.1%B、0.1%Y處理的MDA含量分別比對照高出53.3%、42.0%、39.6%、37.3%、36.0%、24.0%，差異顯著。MDA含量最低為0.2%Mo處理，比對照低1.72%，差異不顯著。隨著Mn肥、B肥和復(fù)合葉面肥噴施質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，MDA含量增加，但噴施Mn肥的處理與對照差異不顯著，而噴施B肥和復(fù)合葉面肥的處理MDA含量均顯著高于對照。噴施Mg肥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，MDA的含量越低。因此，噴施B肥、復(fù)合葉面肥和0.1%Mg肥會顯著提高花椒葉片的MDA含量，而噴施Mo肥和Mn肥則對花椒葉片MDA含量無顯著影響。

圖3 大紅袍花椒葉片丙二醛含量Fig.3 MDA content in the leaves of Dahongpao prickly ash

2.3 葉面肥對大紅袍花椒葉片SOD活性的影響

由圖4可知，各噴肥處理的SOD活性差異較大。SOD活性最高為0.4%B處理，較對照處理高67.9%，0.2%和0.4%Mg處理，SOD活性分別比對照高57.4%和50.4%，差異顯著。SOD活性最低的為0.1%Mn處理，較對照低47.4%，0.4%Mn和0.1%Mo處理，SOD活性分別比對照低42.0%和30.3%，差異均顯著。其他噴肥處理與對照之間SOD活性無顯著差異。SOD活性隨Mo肥和B肥噴肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而升高；隨噴施Mn肥、Mg肥、復(fù)合葉面肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，SOD活性呈先升高后降低的變化趨勢。因此，噴施高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的B肥和Mg肥能使葉片SOD活性顯著提高，噴施Mo肥、Mn肥和復(fù)合葉面肥不會導(dǎo)致SOD活性顯著升高。

圖4 大紅袍花椒葉片的超氧化物歧化酶活性Fig.4 SOD activity of Dahongpao prickly ash leaves

2.4 大紅袍花椒葉片生理指標(biāo)間的相關(guān)性分析

由表1可知，Mo肥處理下，可溶性糖含量與可溶性蛋白含量、SOD活性分別呈顯著與極顯著的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.619和-0.711。Mg肥處理下，可溶性糖含量與MDA含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.845。B肥處理下，MDA含量與可溶性蛋白含量、SOD活性分別呈極顯著和顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.845和0.605。噴施花椒復(fù)合葉面肥，可溶性糖含量與SOD活性呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.757；可溶性蛋白含量與MDA含量呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.643。其余處理各指標(biāo)間無顯著的相關(guān)性?；ń啡~片可溶性糖含量與SOD活性在噴施Mo肥和復(fù)合葉面肥時(shí)分別表現(xiàn)反向抑制和正向促進(jìn)的不同效果；可溶性蛋白含量與MDA含量在噴施B肥和花椒復(fù)合葉面肥時(shí)分別表現(xiàn)促進(jìn)和抑制效果。表明不同葉面肥處理下，花椒葉片各生理指標(biāo)間表現(xiàn)不同的促進(jìn)或抑制作用，特別是花椒葉片的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量變化會促進(jìn)或抑制其他物質(zhì)的含量和活性。

表1 大紅袍花椒葉片生理指標(biāo)相關(guān)性Table 1 Correlation of physiological indexes of Dahongpao prickly ash leaves

2.5 葉面肥對大紅袍花椒苗高的影響

由圖5可知，苗高增長最快為0.1%Mn處理，比對照組高67.4%。噴施Mg肥的處理苗高增量均大于對照，且隨著噴肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，苗高增量越大。0.4%、0.2%、0.1%Mg肥處理苗高分別比對照多40.0%、10.4%、3.3%。0.4%和0.2%Mg肥處理與對照差異顯著。噴施B肥、Mn肥、復(fù)合葉面肥的處理苗高增量均隨著噴肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高而減小，其中0.1%Y處理苗高增量比對照多16.2%，差異顯著；0.4%B、0.2%B、0.4%Y、0.1%B、0.2%Y、0.4%Mn、0.2%Mn處理苗高增量分別比對照小94.6%、41.6%、32.9%、23.3%、18.6%、9.1%、6.3%，差異均顯著。0.4%Mo處理苗高增量較對照多22.4%，0.2%Mo肥處理苗高增量較對照減少28.6%，差異均顯著。0.1%Mo處理苗高增量與對照無顯著差異。

圖5 大紅袍花椒苗高增量Fig.5 Increment of sapling height of Dahongpao prickly ash

2.6 葉面肥對大紅袍花椒基徑的影響

由圖6可知，隨著噴施Mn肥、B肥、復(fù)合葉面肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，基徑增量減少。其中0.1%Mn、0.2%Mn肥和0.1%Y處理基徑增量顯著大于對照，分別比對照高55.9%、15.9%、26.5%。0.4%B、0.2%B肥和0.4%Y處理基徑增量顯著小于對照，分別比對照小48.0%、12.6%、19.2%。噴施Mg肥的處理，基徑增量均大于對照，隨著鎂肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，基徑增量增加，質(zhì)量分?jǐn)?shù)由高到低分別比對照大52.9%、23.8%、10.6%。0.1%Mg肥處理與對照差異不顯著。0.4%和0.1%Mo處理基徑增量顯著大于對照，分別較對照多31.1%和28.5%，0.2%Mo處理與對照無顯著差異。

圖6 大紅袍花椒基徑增量Fig.6 Base diameter increment of Dahongpao prickly ash

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

葉面噴施適量的Mn肥、Mg肥、Mo肥、復(fù)合葉面肥對大紅袍花椒的苗高和基徑有顯著促進(jìn)作用，且對苗高的促進(jìn)作用0.1%Mn>0.4%Mg>0.4%Mo>0.1%Y>0.2%Mg；對基徑的促進(jìn)作用0.1%Mn>0.4%Mg>0.4%Mo>0.1%Mo>0.1%Y>0.2%Mg>0.2%Mn。噴施B肥對花椒的苗高和基徑增長無顯著促進(jìn)作用，且高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的B肥會抑制花椒的生長。

單獨(dú)噴施各葉面肥對花椒葉片的生理特性影響不同，適量的Mo肥可增強(qiáng)花椒葉中的氮代謝水平且不影響糖代謝；適量的Mn肥可以促進(jìn)花椒葉光合作用、蛋白質(zhì)合成水平；適量的Mg肥可以提高可溶性糖含量和酶活性，增強(qiáng)花椒的生理抗性；適量噴施B肥可促進(jìn)可溶性蛋白的合成；噴施花椒復(fù)合葉面肥可以顯著促進(jìn)碳水化合物的合成。不同的葉面肥處理，花椒葉片各生理指標(biāo)間表現(xiàn)不同的促進(jìn)和抑制作用。因此，在大紅袍花椒生長過程中，噴施一定濃度的(NH4)6Mo7O24(0.4%)、MnSO4(0.1%)、MgSO4(0.2%～0.4%)、復(fù)合葉面肥(0.1%)可以為花椒提供生長所需養(yǎng)分，促進(jìn)花椒的生長，調(diào)節(jié)生理活動，提高抗性。

3.2 討論

研究證實(shí)，施用適宜的N、P、K肥對漢源花椒、漢源葡萄青椒、竹葉花椒的苗高、地徑等生物學(xué)特性和可溶性糖含量、可溶性蛋白含量等生理指標(biāo)均有顯著的促進(jìn)作用[26-28]。本研究中，噴施適量的Mn肥、Mg肥、Mo肥和復(fù)合葉面肥對大紅袍花椒的苗高和基徑也有顯著促進(jìn)作用。隨著噴施Mn肥和復(fù)合葉面肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，苗高與基徑生長減緩，噴施Mg肥則相反。0.1%Mn、0.4%Mg、0.4%Mo處理較對照及同種肥的其他質(zhì)量分?jǐn)?shù)，苗高與基徑增長均較快。B肥對大紅袍花椒苗高與基徑有一定的抑制作用，質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，抑制越強(qiáng)。0.4%B處理苗高增長趨于停滯。

Mo元素參與植物體內(nèi)氮代謝、是硝酸還原酶的組成成分[29]。噴施Mo肥可以顯著提高水澇脅迫玉米子粒的蛋白質(zhì)含量[30]。本研究表明，噴施Mo肥對花椒葉片可溶性蛋白含量、MDA含量無顯著影響，所以噴施Mo肥不會使花椒葉片細(xì)胞膜受到傷害。0.1%Mo和0.2%Mo處理的花椒葉片可溶性糖含量顯著高于對照，可溶性蛋白含量降低，0.1%Mo處理的SOD活性降低?？扇苄蕴呛颗c可溶性蛋白含量、SOD活性分別呈顯著與極顯著的負(fù)相關(guān)，因此噴施適量的Mo肥可以增強(qiáng)花椒葉片的氮代謝水平而不影響糖代謝。

Mn離子是細(xì)胞中許多酶的活化劑，缺Mn會抑制植物的光合作用等生理生化過程，Mn過量則破壞葉綠體結(jié)構(gòu)[31]。有研究發(fā)現(xiàn)，噴施一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Mn葉面肥能使番茄果實(shí)可溶性糖含量提高[32]，0.1%MnSO4處理可以顯著提高馬鈴薯塊莖可溶性蛋白含量[33]。本研究中，隨噴施Mn肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高花椒葉片可溶性糖含量增高；0.1%Mn處理的花椒葉片可溶性蛋白含量顯著增加。說明高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Mn葉面肥可以促進(jìn)花椒葉片可溶性糖含量增加，低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Mn肥可以促進(jìn)可溶性蛋白含量增加。Mn脅迫[34]和高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的MnSO4處理會降低番茄和馬鈴薯塊莖SOD活性。0.2%Mn處理大紅袍花椒葉片的SOD活性與對照無顯著差異，MDA含量均與對照無顯著差異。因此噴施適宜質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Mn肥能夠促進(jìn)花椒葉片的光合作用和提高蛋白質(zhì)合成水平。

Mg元素是植物葉綠素的組分、也是多種酶的活化劑、參與植物的多種生物合成過程、對提高植物產(chǎn)量和品質(zhì)有重要作用[35]。施用174 mg/kg的Mg肥能使猴樟苗高、地徑、高徑比顯著增加，并顯著提高猴樟葉片中葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白的含量，提高光合效率[36]，葡萄葉面噴施Mg肥可以提高可溶性糖含量，且濃度高時(shí)更顯著[37]。本研究中，噴施Mg肥對花椒的苗高和地徑生長有促進(jìn)效果，且可溶性糖含量均高于對照，可溶性蛋白含量均低于對照，可溶性糖含量與MDA含量呈極顯著正相關(guān)。0.1%Mg處理葉片MDA含量顯著高于對照，0.4%Mg、0.2%Mg處理SOD活性顯著高于對照，可能是因?yàn)椋弘S著噴施鎂肥濃度升高，花椒葉片SOD活性增強(qiáng)，大量清除細(xì)胞組織積累的自由基和過氧化物，導(dǎo)致MDA含量降低，與施用Mg肥使得厚皮甜瓜[38]和花生[39]葉片SOD活性增強(qiáng)；噴施0.4%硫酸鎂的葡萄葉片MDA含量低于0.2%硫酸鎂處理[40]的結(jié)果相近。因此花椒葉面噴施Mg肥有助于強(qiáng)化光合作用、提高可溶性糖的生成，并有利于清除細(xì)胞組織積累中的自由基和過氧化物。

B參與植物體內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸及多種生理代謝活動，調(diào)節(jié)和影響植物的開花、結(jié)實(shí)和產(chǎn)量[41]。缺B或B過多都會破壞植物細(xì)胞膜的完整性，加強(qiáng)脂質(zhì)過氧化作用[42]。研究證實(shí)，葉面噴施B肥可以促進(jìn)九葉青花椒開花結(jié)果，增加座果率、提高產(chǎn)量和品質(zhì)[43]，在本研究中，噴施B肥花椒的株高和基徑均受到不同程度的抑制，各處理MDA含量均顯著高于對照，且0.4%B處理SOD活性也顯著高于對照，MDA含量與可溶性蛋白含量、SOD活性分別呈極顯著和顯著的正相關(guān)，表示花椒在大量清除細(xì)胞內(nèi)的自由基和過氧化物后，膜脂過氧化程度依然高，所以噴施0.4%B肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)太高，會損傷花椒葉片，影響花椒的正常生理活動。對蕎麥[44]、花生[45]、獼猴桃[46]葉面噴施B肥，可以提高其果實(shí)中的蛋白質(zhì)含量，本研究中噴施B肥使花椒葉片的可溶性蛋白含量也均有所提高。花椒葉片可溶性糖含量隨著噴施B肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而降低，與噴施B肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%～0.4%時(shí)，苜蓿葉可溶性糖含量變化一致[47]。因此噴施0.1%B肥可增加可溶性糖含量，增強(qiáng)細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)能力。

研究證實(shí)，配方施肥可以有效促進(jìn)如紅錐、望天樹、白樺、刨花潤楠等多種植物的生長，促進(jìn)株高、地徑增長及生理活性[48-51]，合理的配方施肥對植物有重要意義。不同元素間的相互作用有所不同。B和Mo有明顯的互作效應(yīng)，已存在的一種元素能促進(jìn)另一種元素的作用或者緩沖缺乏其造成的負(fù)面效應(yīng)[52]。適當(dāng)B、Mo配施可提高SOD等細(xì)胞保護(hù)酶活性，緩解膜脂過氧化，降低MDA含量[53]。研究證實(shí)，葉面噴施B和Mo葉面肥能促進(jìn)甜菜根的生長，提高甜菜葉和根的N、P、K、Ca、Mg的含量和甜菜的糖產(chǎn)量[54]。施用Mo肥、Mg肥等多種微量元素肥料可以增加油菜的次級分枝數(shù)量，達(dá)到增產(chǎn)的效果，而Mg含量是最顯著的影響因素[55]。花椒復(fù)合葉面肥含腐植酸、N、Mo、Mn、Mg、Fe、S、B等元素，本研究表明，一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的復(fù)合葉面肥能促進(jìn)花椒的生長，增加花椒葉片中的可溶性糖含量和MDA含量、降低可溶性蛋白含量?？扇苄蕴呛颗cSOD活性呈極顯著正相關(guān)，可溶性蛋白含量與MDA含量呈顯著負(fù)相關(guān)。本項(xiàng)目組其他研究證實(shí)，花椒復(fù)合葉面肥明顯增大花椒果徑、鮮重和干重。因此，花椒復(fù)合葉面肥對碳水化合物的合成有促進(jìn)作用，但其他作用還有待進(jìn)一步研究。